DE738458C - Empfangsanordnung zur Richtungsbestimmung drahtloser Sender mit Hilfe zweier oder mehrerer, winklig zueinander angeordneter Richtantennen - Google Patents

Description

Man kennt bereits ein Verfahren zur Richtungsbestimmung eines ein Rahmensystem induzierenden Wechselfeldes, bei welchem die in zwei oder mehr winklig zueinander ange-5 ordneten Rahmen induzierten Spannungen von niederfrequenten Hilfsspannungen überlagert und zu einer Resultierenden zusammengesetzt werden, deren Phasenunterschied gegenüber der ursprünglichen Hilfsspannung gemessen wird.

Zur Ausführung dieses bekannten Verfahrens hat man eine Schaltung vorgeschlagen, bei welcher die in den Rahmenschenkeln induzierten Teilspannungen die Gitterkreise von

■ 5 Elektronenröhren beeinflussen, während die Hilfsspannungen deren Anodenkreisen und zugleich den festen Spulen eines Phasenmessers zugeführt werden, dessen bewegliches System von der Resultierenden der Anodenströme durchflossen wird.

Diese Einrichtung weist Mängel auf, da die Eichung des Gerätes bei jedem Wechsel einer der Elektronenröhren wieder vollkommen von neuem vorgenommen werden muß·.

Die Erfindung, welche von dem bekannten Prinzip ausgeht, befaßt sich mit der Aufgabe, diesen Mangel zu beheben, und zeichnet sich dadurch aus, daß bei einer Empfangsanordnung zur Richtungsbestimmung drahtloser Sender mit Hilfe von zwei oder mehr winklig zueinander angeordneten Richtantennen, deren Empfangsspannungen mit unter sich gleichfrequenten, jedoch der Winkelstellung der Richtantennen entsprechend phasenverschobenen Hilfsspannungen unmittelbar verglichen werden, jede der Richtantennen mit der zugeordneten Modulationsphase und einer weiteren Sekundärwicklung je ein Eisen enthaltendes Kopplungssystem bildet und die Summe der in den einzelnen Sekundärwicklungen entstehenden Modulationsströme dem Phasenmeßgerät zugeführt wird.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung, die einige Ausführungsbeispiele darstellt, erläutert.

Fig. ι zeigt ein Schema einer ersten Ausführungsform. .

Fig. 2 stellt eine Abwandlung der-Anordnung nach Fig. ι dar. ΐ

Fig. 3 zeigt schematisch eine dritte Ausführungsform.

Fig. 4 zeigt schematisch eine Abänderung der Ausführungsform nach Fig. 3.

Auf den verschiedenen Schemata der Zeichnung ist zur Erleichterung der Beschreibung angenommen, daß man sich zweier senkrecht zueinander stehender Rahmen bedient; man könnte aber selbstverständlich auch eine beliebige Anzahl von Rahmen verwenden, die winkelmäßig entweder regelmäßig oder in beliebiger Weise verstellt sind. Es muß ledig-Hch die Bedingung erfüllt werden, daß eine entsprechende Anzahl von Modulationsströmen oder modulierenden elektromotorischen Kräften vorhanden ist und daß die Phasenverschiebungen dieser Ströme oder elektromotorischen Kräfte untereinander mit der Winkelverstellung jener Rahmen oder Antennen übereinstimmen.

Statt Rahmen zum Empfang der einfallenden Welle zu benutzen, könnte man auch irgendwelche andere gerichtete Luftleiter bekannter Art, wie die unter der Bezeichnung Adcock-Antennen bekannten Luftleiter, benutzen, die namentlich zur Bekämpfung des Nachteffektes angewandt werden. Bei dem Schema nach Fig. 1 sind die beiden Hahmen 1 und 2 in der Weise angeordnet, daß sie senkrecht zueinander stehen, so daß sie zwei senkrecht zueinander stehende Komponenten der einfallenden Welle auffangen, die von der Station gesandt wird und deren Fortpflanzungsrichtung man bestimmen will. Diese Komponenten erzeugen in geeigneten Kreisen S₁ und S₁', die entsprechend an die Klemmen der Rahmen 1 und 2 angeschlossen und vorzugsweise aperiodisch sind, Hochfrequenzströme, deren Amplituden von der Richtung der einfallenden Welle in bezug auf jene Rahmen abhängen, d. h. eine Funktion der von jenen Rahmen empfangenen Komponenten sind.

Diese induzierten Ströme befinden sich natürlich in Phase und haben eine gemeinsame Frequenz, die gleich derjenigen der von den Rahmen 1 und 2 empfangenen einfallenden Welle ist.

Die Wicklungen oder Spulen S₁ und S₁' stimmen in ihrer Wirkung überein oder sind übereinstimmend gemacht und bilden die Primärwicklungen zweier Transformatoren 7*, die je einen Eisenkern für Hochfrequenz enthalten. Die entsprechenden Sekundärwicklungen S₂ und S/ dieser Transformatoren T sind in Reihe mit dem Kreis eines Empfängers /? geschaltet, der auf die Hochfrequenzkreise oder Teilkreise abgestimmt ist und von einem Phasenmesser beliebiger bekannter Bauart gebildet wird, wie !beispielsweise einem Kathödenstrahloszillographen. Die Induktionsspulen So und S₂' stimmen in ihrer Kopplungswirkung überein.

Zur Abtastung, d.h. zur Bestimmung der Fortpflanzungsrichtung der einfallenden Welle in bezug auf die Rahmen 1 und 2 moduliert man die in den Spulen S₂ und S₂' durch die SpUlCnS₁ bzw. S₁' erzeugten Ströme nach irgendeinem gewünschten stetigen Gesetz, beispielsweise im vorliegenden Falle nach einem zweiphasigen Gesetz, da die beiden Rahmen um 90" verdreht sind. Zu diesem Zweck, d. h. zur Ausführung der Modulation, bedient man sich gemäß Fig. 1 eines niederfrequenten Zweiphasenstroms, dessen eine Phase eine Wicklung S₃ speist, die mit den Wicklungen oder Induktionsspulen S₁ und S₂ zusammenwirkt, welche zusammengekoppelt sind, während die andere um 90⁰ zur ersten versetzte Phase eine Wicklung S₃' speist, die mit den zusammengekoppelten Wicklungen oder Selbstinduktionsspulen S₁' und S₂' zusammenwirkt. Ebenso stimmen für die Wicklungen S₁ und S₁' einerseits und S₂ und S₂' andererseits die Wicklungen oder Induktionsspulen S₃ und S₃' in ihren Modulationswirkungen überein.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 sind die Spulen S₁, S₂ und S₃ auf einen Eisenkern für Hochfrequenz N gesetzt, der vorzugsweise in an sich bekannter Weise von einem Massekern (einem Kern aus zusammengepreßtem magnetischem Pulver, wie Eisenpulver) gebildet wird. Die Spulen S₁', S₂', S₃' sind in derselben Weise auf einen magnetischen Kern ./V' gesetzt, der dem Kern N gleicht, ohne daß es eine wechselseitige Induktion zwischen diesen Kernen gibt.

Nach den vorstehenden Ausführungen ist ohne weiteres ersichtlich, daß die in den Rahmen ι und 2 induzierten Spannungen in den Spulen S₂ bzw. S₂' Ströme erzeugen, die entsprechend der Frequenz des die Spulen S₃ und S₃' speisenden zweiphasigen Stromes mo- ¹⁰S duliert sind. Die Modulationen dieser in S₃ und S3' erzeugten Ströme sind in ihren Phasen um 90" verschoben, und ihre maximalen Amplituden hängen von den elektromotorischen Kräften ab, die in den Rahmen 1 "° bzw. 2 induziert sind, d. h. sie sind eine Funktion der Neigung dieser Rahmen zur Fortpflanzungsrichtung der einfallenden Welle. Daher wird in an sich bekannter Weise die Überlagerung dieser im Empfangsgerät/? «5 modulierten Ströme nach Verstärkung einen resultierenden Strom erzeugen, dessen Modulation in bezug auf eine der lokalen Modulationen, die als Ursprung genommen wird, phasenverschoben sein wird, wobei die Phasen- ¹^o verschiebung in dem Phasenmesser die Winkelverstellung der Fortpflanzungsrichtung der

einfallenden Welle in- bezug auf den als Ursprung genommenen Rahmen angibt, dessen induzierter Strom entsprechend der als Ursprung genommenen Modulation moduliert,ist. Es ist klar, daß eine derartige Anordnung nicht die Unbestimmtheit der Richtung um i8o° aufheben wird, aber diese Unbestimmtheit kann leicht durch irgendeines der ' bekannten Verfahren beseitigt werden, beispielsweise durch Kopplung der in einer nicht gerichteten Antenne induzierten Spannung an. das System S₂, S₂', R.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 sind die Selbstinduktionsspulen S₁ und S₂ unter- ^ 15 einander durch einen Magnetkern N gekoppelt, der ebenfalls zur Kopplung der Selbstinduktionsspulen S₁' und S₂' untereinander dient, wobei die Induktionsspulengruppen S₁, S₂ und S₁', S₂' untereinander senkrecht stehen

20. und infolgedessen keine wechselseitige Induktion von S₁, S₂ auf S₁', S₂' erfolgt. Die Spulen jeder Gruppe sind bezüglich des Kerns N derart angeordnet, daß die Kopplung zwischen den Spulen S₁ und S₂ einerseits sowie S₁' und .S₂' andererseits insgesamt oder wenigstens zum größeren Teil durch den Kern Λ' für Hochfrequenz selbst erfolgt, der von zusammengepreßtem Eisenpulver gebildet wird. Bei 'dieser Ausführungsform wird die Änderung der Permeabilität des Eisens, welche die Modulation der Ströme bewirkt, die in S₂ und S₂' von den in S₁ und S₁' bzw. in den Rahmen 1 und 2 induzierten Spannungen erzeugt werden, durch ein Drehfeld// bewirkt, das in bekannter Weise erzeugt wird. So wird, wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 gezeigt, dieses Drehfeld// von zwei den. Kern N umgebenden und um 90° versetzten Wicklungen/³ und P' aus erhalten, die von den Phasen eines niederfrequenten Zweiphasenstroms, in diesem Falle dem Modulationsstrom, durchflossen werden. Die Wicklungen P und P' sind entsprechend ausgebildet, um keinen schädlichen Effekt in den Spulen S₁, S₂, S₁' und S₂' hervorzurufen. Die Wirkungsweise dieser abgeänderten Ausführungsform entspricht derjenigen der Ausführungsform nach Fig. 1.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 sind die Selbstinduktionsspulen S₁ und S₂ sowie die Spulen S₁' und S₂' andererseits auf Kernen N bzw. N' aus magnetischem Stoff für Hochfrequenz angeordnet. Diese Magnetkerne N und W liegen im Luftspalt von zwei gleichartigen Drosselspulen E bzw. E', deren Wicklungen Sg und S₃' von je einer Phase eines Modulätionszweiphasenstr,omes in ähnlicher WAe wie in Fig. 1 · derart gespeist werden, daß die Permeabilität der Kerne iV und W sich entsprechend einem zweiphasigen Sinusgesetz ändert. Die Modulation der in den SelbstInduktionsspulen S₁ Und -S₁' von den in den Rahmen ι und 2 induzierten Spannungen erzeugten Ströme erfolgt in derselben Weise wie bei der Ausführungsform nach Fig. 1 und 2 und wird daher hier nicht nochmals beschrieben.

Es kann hinsichtlich der Empfindlichkeit und Trennschärfe wichtig sein, daß auf die Frequenz der in den Antennen 1 und 2 empfangenen Schwingungen folgende Kreise zusammen oder einzeln abgestimmt werden:

a) Rahmen 1, Spule S₁ und Rahmen 2, SpUIeS₁',

b) SpulenS₂,S₂' und Empfänger/?. Es ist ersichtlich, daß in diesem Falle die

Änderungen der Permeabilität der Kerne N und W, die auf die Modulationsströme zurückzuführen sind, bei den an Hand. von Fig. I, 2 und 3 beschriebenen Schaltungen Änderungen der Größen der Selbstinduktivitäten der verschiedenen unter a und b angegebenen Kreise hervorrufen würden, welche aus diesem Grunde nicht mehr ständig auf die einfallende Welle abgestimmt wären, deren Fortpflanzungsrichtung man bestimmen will. Ferner würden diese Permeabilitätsänderungen der Kernet und N' Verzerrungen hervorrufen, die für die einwandfreie Wirkungsweise der Vorrichtung schädlich sind, go Um diese Verzerrungen zu beseitigen, wird in bekannter Weise vorgesehen, die magnetischen Kreise auf dem geradlinigen Teil ihrer magnetischen Permeabilitätskurve arbeiten zu lassen. Um gleichzeitig die Unstimmigkeiten zwischen den Kreisen zu beheben, die auf die niederfrequente Modulation und 'die , immer noch möglichen Verzerrungen zurückzuführen sind, wird man ferner die Kopplungskreise derart anordnen, daß ihre verschieden abgestimmten Teile konstante Selbstinduktivitäten während der Modulation beibehalten.

Zu diesem Zweck bildet man den Transformator oder die Transformatoren, in der Weise aus, daß man durch eine geeignete Differentialwirkung die Selbstinduktion in jedem der oben bei a und b genannten Kreise konstant hält. Zu diesem Zweck richtet man es so ein, daß· jede Veränderung der Selbstinduktivität in einem Teil jedes dieser Kreise durch eine gleiche, aber entgegengesetzt gerichtete Veränderung der Selbstinduktivität in einem anderen Teil desselben Kreises ausgeglichen wird.

Wie in Fig. 4 gezeigt, unterteilt man beispielsweise, wenn man zwei Selbstinduktionsspulen koppeln will, jede dieser Spulen in zwei Wicklungen L₁ und L₁" für die erste sowie L₂ und L₂" für die zweite Spule, wobei die Wicklungen L₁ und L₁" sowie L₂ und L₂" identisch sind.

Die Spulen L₁ und L₁" sind in Reihe mit einer Selbstinduktivität L₀ und einem Kondensator Cq geschaltet, wobei die Selbstinduktivität L₀ mit dem Rahmen ι gekoppelt ist 5 oder einen Teil desselben bildet und wobei wenigstens das eine dieser, beiden Organe L₀ und C₀ in der Weise einstellbar ist, daß der in dieser Weise gebildete Kreis auf die Frequenz der einfallenden Welle abgestimmt werte den kann. In analoger Weise werden die Spulen L₂ und L₂" in Reihe mit einer Selbstinduktivität L_A und einem Kondensator C₁ geschaltet, wobei die Spule L₄ mit dem Empfänger.^ gekoppelt ist oder einen Teil dieses Empfängers bildet und wobei wenigstens eines dieser Organe L^ und C₁ auf die Frequenz der einfallenden Welle abgestimmt werden kann.

Die Spulen Z₁ und L₂ einerseits sowie die Spulen L₁" und La" andererseits bilden die Primärwicklung bzw. die Sekundärwicklung von Transformatoren T und T", deren Kerne N bzw. N" aus agglomeriertem oder zusammengepreßtem magnetischen Stoff für Hochfrequenz in dem Luftspalt von Modulationsdrosseln E bzw, E" angeordnet sind. Wie dargestellt, haben die Kerne N und N" vorzugsweise einen geschlossenen magnetischen Kreis, um ein günstiges Verhältnis zwischen Hochfrequenzverlusten und wirksamer Induktivität zu erhalten. Die Modulationsdrosseln E und E" enthalten gleichartige Wicklungen S₃ und S₃", die in Reihe geschaltet sind und von dem niederfrequenten Modulationsstrom gespeist werden. Der Wicklungssinn dieser Modulationswicklungen S₃ und S₃" ist derart gewählt, daß sie in den Eisenkernen der Drosseln/: und E" entgegengesetzte Flüsse hervorrufen, derart, daß in jedem Augenblick folgende Beziehungen bestehen:

, L₁ + L₁" = konstant 1 ^una L₂ + L," = konstant/

' Um diese Konstanz der Selbstinduktivitäten in den Kreisen, der Rahmenantennen und des Empfängers erzielen zu können, werden die Drosseln/; und E" außerdem einer permanenten und konstanten Magnetisierung durch irgendwelche geeigneten Mittel unter worfen. So wird bei dem dargestellten Beispiel diese Magnetisierung mit Hilfe der Spulen S₃ und S₃" selbst erhalten. Zu diesem Zwecke werden diese Spulen, die in Reihe an die Klemmen A und B der Quelle des niederfrequenten Modulationsstromes angeschlossen sind, ebenfalls mit den Klemmen einer · Gleichstromquelle D über DrosselspulenCj₁ . verbunden, welche den Durchgang des niederfrequenten Modulationsstromes verhindern. Bei dem dargestellten Beispiel sind die miteinander verbundenen Enden der I Spulen S₃ und S₃" bei / mit einer der Klemmen der Gleichstromquelle D verbunden, während die anderen Enden dieser Spulen S₃ und S_a" über Drosselspulen C/, mit je einem Kontakt eines Spannungsteilers F verbunden sind.

Natürlich könnte man die permanente Magnetisierung der Drosseln E und E" auch mit Hilfe gleichartiger, aber von S₃ und S₃" verschiedener Wicklungen hervorrufen. Ebenso könnte man in den Drosseln E und E" entgegengesetzte Modulationsflüsse mit Hilfe von gleichartigen Wicklungen S₃ und S₃" erhalten, die im selben Sinne gewickelt sind, aber von niederfrequenten Modulationsströmen gespeist werden, die zwar gleichartig, aber um je i8o° phasenverschoben sind, wie beispiels weise die beiden entgegengesetzten Phasen eines Vierphasenstromes. Die Wicklungssinne der Wicklungen L₁ und L₂ einerseits sowie L₁" und L₂" andererseits sind derart gewählt, daß die Modulationswirkungen der ,Kopplung zwischen L₁ und L₂ sich zu den Modulationswirkungen der Kopplung zwischen L₁" und L₂" addieren. Ebenso und in analoger Weise wird der Rahmen 2 in Reihe mit den Spulen L₁ und L₁" geschaltet, von denen die Summe der Selbstinduktivitäten ebenfalls konstant gehalten wird und welche zur Kopplung mit den Spulen L₂' und L₂" des Empfängers R dienen.

Aus den oben an Hand der früheren Figuren gemachten Angaben ist ersichtlich, daß die Modulationsflüsse der Kopplung zwischen den entsprechenden Gruppen der Spulen L₁, L₂- L₁", L₂" -L₁', L₂' und L₁'", L₂'" um i8o° für die Gruppen L₁, L₂ und JL₁", L₂" einerseits sowie L₁, L₂' und L₁", L₂" andererseits und um 90⁰ für die Gruppen L₁, L₂ und L₁, L₂ einerseits sowie L₁", L₂" und L₁"', L₂" andererseits phasenverschoben sein werden. Dies wird mit Hilfe von entsprechend phasenverschobenen Modulationsflüssen erreicht, die entweder durch beide Phasen eines Zweiphasenstromes erzeugt werden, wobei die Modulationswicklungen paarweise in umgekehrtem Sinne gewickelt sind, oder durch die vier Phasen eines Vierphasenstroms hervorgerufen, wobei die Modulationswicklun- no gen sämtlich im gleichen Sinne gewickelt sind.

. Es ist ohne weiteres klar, daß die Kreise der Rahmen 1 und 2 auch aperiodisch sein könnten.

Claims (5)

1. Patentansprüche:

   i. Empfangsanordnung zur Richtungsbestimmung drahtloser Sender mit Hilfe von zwei oder mehr winklig zueinander angeordneter Richtantennen, deren Emp-

   fangsspannungen mit unter sich gleichfrequenten, jedoch der Winkelstellung der Richtantennen entsprechend phasenverschobenen Hilfsspannungen moduliert werden und in einem Phasenmesser mit den Hilfsspannungen unmittelbar verglichen werden, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Richtantennen mit der zugeordneten Modulationsphase und einer weiteren Sekundärwicklung je ein Eisen enthaltendes Kopplungssystem bildet und daß die Summe der in den einzelnen Sekundärwicklungen entstehenden Modulationsströme dem Phasenmeßgerät zugeführt wird.
2. 2. Empfangsanordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß· die die Modulation hervorrufende Permeabilitätsänderung des Eisens durch ein Drehfeld erzeugt wird.
3. 3. Empfangsanordnung nach den Ansprüchen ι und 2, gekennzeichnet durch einen. magnetisierbaren Kern, auf dem eine mit einer der Richtantennen (1) verbundene Primärwicklung (S₁), eine Modulationswicklung (P) und eine Sekundärwicklung· (S₂) in derselben Ebene angebracht sind, während er in einer zur letzteren senkrechten Ebene eine mit der anderen Richtantenne (2) verbundene Primärwicklung (Si'), -eine Modulationswicklung (P') und eine Sekundärwicklung (S₂') aufnimmt (Fig. 2).
4. 4. Empfangsanordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Primär- bzw. Sekundärwicklungen (S₁I)Zw.

   S₂ und S₁' bzw. S₂') auf je einem Kern (N bzw. W) aus magnetischem Metall für Hochfrequenz sitzen, die ihrerseits im Luftspalt je einer Drossel (E bzw. E') angeordnet sind, die durch je eine Phase des Modulationsstromes gespeist werden (Fig-3)·
5. 5. Empfangsanordnung nach den Ansprüchen ι und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplung jedes der Luftleiter durch zwei Transformatoren (7" und T") erfolgt, deren Primärwicklungen (L₁ bzw. L₁") und Sekundärwicklungen (L₂ bzw. L₂") in Reihe geschaltet sind, und daß die Kerne (N bzw. N") der Transformatoren im Feld je einer Modulationsdrossel (E bzw. E") liegen, deren Wicklungen ebenfalls in Reihe geschaltet sind (Fig. 4).

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen